CN1459077A - 便携式电子装置 - Google Patents

Abstract

本电子装置(10)包括一具有一个第一面(18)和一个第二面(19)的集成电路(30)，其两面(18，19)有第一和第二导电区域(31，32)。本电子装置(10)进一步具有第一导电结构(64)和第二导电结构(65)，这两个导电结构(64，65)在一电介质材料层(71)上，最好是包围该电介质材料。进入和离开该集成电路(30)的信号和能量通过由所述导电区域(31，32)与所述导电结构(64，65)以及电介质材料的中间层(73，74)形成的电容器(11，12)传输。所述集成电路(30)可以包括在第二导电区域(32)中的一个保护层(33)。

Description

便携式电子装置

本发明涉及一种便携式电子装置，基本呈一张卡的形式，其设有一个具有一个第一面以及一个相对的第二面的集成电路，所述便携式电子装置包括在第一面上的一个第一导电表面以及在第二面上的第二导电表面，所述装置进一步包括第一和第二导电结构，位于所述集成电路的第一面上的第一结构和位于所述集成电路的第二面上的第二结构，可以从一基台经由所述结构和表面向所述集成电路传输数据和能量。

本发明还涉及一种集成电路，其具有一个第一面和一个相对的第二面，在第一面上具有一个带有第一导电表面的衬底，而在第二面上具有一个带有第二导电表面的衬底，所述表面适合于传输数据和能量。

本发明进一步涉及一种制造便携式电子装置的方法，所述便携式电子装置大致呈一张卡的形式，其中所述装置包括一集成电路，其具有一个第一面和一个相对的第二面，在第一面上具有一个具有第一导电表面的衬底，而在第二面上具有一个第二导电表面和一载体。

本发明进一步涉及一种载体。

这样一种电子装置可从NL9200885了解。该已知装置是一种单独使用的芯片卡。在该已知装置中，集成电路被布置在一衬底中的通孔内。该电路的电气表面与该结构即与一基台接触的接触点电气连接。该接触点最好是作为金属箔片布置在所述衬底的两侧的表面上，所述接触点经由导电胶连接到所述集成电路的表面。

所述已知装置的缺陷是它非常容易受到所述集成电路或者所述衬底的厚度的变化的影响。这种变化可能导致与所述接触点(第一和第二结构)的接触消失，以致所述装置不再能起作用。或许就是由于这个缘故，在目前工艺水平下，该已知装置是适合于单次使用的一次性物品。

因此，本发明的第一个目的是提供一种在开始段落中定义的类型的电子装置，它受集成电路或者载体的厚度变化的影响要少得多，而且尽管如此在该装置的第一和第二结构与所述集成电路之间仍有正确的接触。

本发明的第二目的是提供在开始段落中定义的类型的集成电路，其可以被应用在便携式电子装置中，而不管其厚度如何。

本发明的第三目的是提供一种在开始段落中定义的类型的方法，使用该方法可以高效地制造大量根据本发明的电子装置。

本发明的第四目的是提供一种可以被用于根据本发明的方法的载体。

第一个目的是这样实现的：第一结构和第一表面连同一个电介质材料中间层组成一个电容器。在根据本发明的装置中，借助于电容耦合，数据和能量可以被从第一结构传输到第一表面。第一表面可以被制作得足够大，以便提供满意的数据和能量传输。第一表面最好是覆盖所述集成电路的一面，并且具有一个大约0.1至0.5平方毫米的表面。所述电介质材料中间层的有利厚度大约是1μm至1mm。当在第一结构与一基台之间存在一电容耦合时，所述厚度最好是大约1至50μm。该厚度还取决于所述电介质材料的介电常数。结果是通过寄生电容的电流小于通过根据本发明的电容器的电流。举例来说，一个寄生电容是由第一与第二结构连同所述中间层形成的电容器。如果适当的选择形成这些结构的模具，可以进一步极大程度的避免寄生电容。从而，所述集成电路与第一结构之间的介质层防止第一结构与第一表面之间接触的问题。举例来说，无需在卡上存在一个用于布置所述集成电路的通孔。所述集成电路从所述卡稍微地凸出是不可取的。此外也无需使所述导电结构位于卡外面。

在一个有益实施例中，根据本发明的所述装置在第二结构与第二表面之间还具有一层电介质材料，它们一起形成第二电容器。第二电容器的存在有益于将所述集成电路与潮湿及其他外界影响隔离。存在它的进一步益处是可以简化所述装置的制造；在所述导电结构上可以提供一种将所述集成电路附着到所述导电结构上的装置。特别有益的是使所述导电结构作为一个单一导电材料层的一部分，所述导电材料层作为一载体的一部分包围所述集成电路。所述附着装置最好是胶合剂。

另一方面，所述集成电路可以在其第二表面上借助于一层导电性胶连接到第二结构。这特别适合将一层(可能导电的)胶合剂充分覆盖基本整个第二结构和/或整个第一结构。所述胶合剂提供所述装置的第一面与第二面的坚固连接。此外，所述胶合剂使所述集成电路具有一个稳定的位置，因此所述电容器运行良好。显然还可以利用不同的装置实现这样一种稳定的位置，例如一夹持器、所述IC位于其中的通孔或者所述IC的第一和第二表面上的胶合剂。第一和/或第二结构上的胶合剂的好处是可以以一种简单的方式来大规模的实现。

根据本发明的装置和所述基台之间的耦合可以用电触点和无触点方式实现。无触点耦合的实例是电容和电感耦合，例如在采用电感耦合的情况中，第一结构具有一螺旋状的图案，其中电容器电极至少包括两个位置。这些电容器电极形成第一结构和集成电路之间的第一电容器的一部分以及第一结构和第二结构之间的一电容器的一部分。

在一个有益实施例中，第一和第二结构被一个电介质材料封装层覆盖两面，所述电介质材料封装层延伸成为所述集成电路的第一和第二面上的的保护介质。在该实施例中的所述封装层具有非常坚固和制造简单的优点。作为完全封装的结果，所述装置具有防止潮湿、氧化及其他腐蚀或者污染源影响的一个良好保护。所述封装层最好是柔性的。这可以通过形成聚合物电介质材料的封装层来实现。

在进一步的实施例中，第一结构和第二结构形成为一层导电材料的的一部分，并形成封装层，所述导电材料层和所述胶合剂层一起形成一个载体。该实施例的好处是制造简单。

在一个有益的实施例中，在基台和装置之间的传输是用电容耦合实现的。使用电容耦合的好处是第一和第二结构可以以一薄金属箔布置。更有利的是，第一和第二结构包括分布在基质中的导电颗粒，所述基质以液体提供在所述包围层上。这样一种液体可以借助于已知的印刷和涂布技术布置在所述封装层上。这降低了成本以及所述装置的厚度，并且简化了所述装置的制造。实验表明，尽管在所述基台和集成电路之间存在两个串联的电容器，数据和能量的传输对于使所述装置运行来讲足够了。

本发明的第二个目的，即提供一个在开始段中定义的这类集成电路，其不论厚度如何可用于便携式电子装置，因为第二导电表面被一个电介质材料保护层覆盖。根据本发明的集成电路适于便携式装置的应用，其中借助于电容耦合实现在集成电路和一传输和/或接收结构之间的连接。这种装置包括根据本发明的电子装置和一个信息记录装置例如一个CD或者一个DVD盘。这样一种信息记录装置在申请号为EP00203298.5(PHNL000525)的非预先公开的欧洲申请中进行了说明。保护层厚度可以被依照要求调整。电介质材料为专家所知道的。可以根据各种性质例如沉淀方法、对氧化和潮湿的渗蚀度、介电常数和介电常数的温度依赖性，从这种材料中作出一个选择。最好是选择几乎不随温度而变的电介质材料即满足所谓的NPO标准。装置的衬底最好是硅。第一表面可以通过打点(doting)布置。如果第一表面作为一个导电层与该衬底连接，第一表面最好是由一保护层覆盖。这种一种保护层可能同时是衬底，导电的表面集成了一个导电材料的第一层。这种具有第一表面的导电层可能还包括一个电极结构。因此，它不是必需的，但是实际上对于第一表面更可取，以便在该集成电路的第一面上的整个表面充分延伸。这也适用于第二表面。如果该集成电路用于身份识别，它最好是包括一个存储器和一个电路，借此来自所述存储器的数据可以被以一种方式调整以便同时可以传输数据和能量。这种电路为专家所知。

本发明的第三个目的是提供一种在开始段落定义的类型的方法，使用该方法可以高效地制造大量根据本发明和如权利要求5所述的电子装置，该方法包括步骤：

在该载体的胶合剂层上放置集成电路以便所述集成电路的第一表面与导电材料层的部分第一结构彼此电气连接，或者连同一个电介质材料的中间层形成一个电容器；以及折叠所述载体，而所述集成电路的第二表面与导电材料层的部分第二结构彼此电气连接，或者连同一个电介质材料的中间层形成一个电容器；

利用根据本发明的所述方法，以少量步骤通过一个载体以及一个集成电路制造根据本发明的一个电子装置。通过适当的分离方法，不仅可以实现如权利要求5所述的具有一个封装载体的装置，还可以实现如权利要求1所述的另一种装置。所述方法特别是不需要一个形成图案步骤。所使用的载体可以超大规模制造。所述电材料层的图形化可以以各种方式实现，例如通过掩模进行淀积、涂布以及借助于光刻法和印刷蚀刻。

根据本发明的方法具有许多有益效果。首先所述载体可以在一卷盘上提供，允许卷盘到卷盘处理。对于适当运行的一个卷盘，最好是在所述卷盘的两相对侧提供穿孔。这种穿孔在所述载体被折叠时更有益。该优点是可以简单的检验是否所述折叠沿该载体上所期望的线进行。该优点还包括提供方便的折叠方式。

有益的是选择将一个胶合剂层与另一胶合剂层不可逆地粘合接触，而当和另一层接触时则可以非不可逆的方式粘合。这样的胶合剂层是市场上买得到的。这样一种胶合剂层的优点是所述胶合剂使用之前不必具有一箔片顶端。另外一种步骤是除去这样的箔片。特别是当与卷盘结合使用时，除去所述箔片可能是不切实际的。

第二优点是不必利用一个可以用大约几十微米的准确度放置组件的组件放置机器进行所述集成电路的放置。在根据本发明的装置中大约毫米级的准确度就足够了。此外，不必通过放置机器在一热焊接层上下压所述组件。事实上放置机器从大约若干毫米的距离释放所述集成电路就足够了。所述第一或者第二表面是否落在所述载体上是没有关系的。当所述集成电路具有一个相对小于第一和第二表面的厚度时，以一个侧面大体上垂直于所述载体上的第一和第二表面的形式放置所述集成电路是没有危险的。因此可以更成本高效的使用机器(并且工作更快速)。这样一种放置机器是已知的，例如用于供应泡罩包装。

最好是在所述导电材料层和所述胶合剂层之间的载体上提供一个电介质材料层。这是有益的，因为当折叠时，不需要增加另外的电介质材料层。此外，该层保护所述导电材料层。该导电材料层最好是以分布有导电粒子的液体淀积在所述电介质材料封装层上。

所述便携式电子装置最好是通过折叠所述载体后分隔它们来形成。另一方面，所述便携式装置可以被卷绕在一卷盘上并且由用户首次分开。在该情况下，有益的是在所述装置之间提供穿孔，以便使分开简单并且指出沿之进行分离的线。当制造所述载体时可以提供这样的穿孔。

本发明的第四个目的是提供一种可被用于根据本发明的方法中的载体，所述载体包括一个第一电介质材料层；一个第二导电材料层，该层具有以若干单元形式的一个第一和第二结构，该结构的一部分在所述载体折叠后投影在第一电介质材料层上的情况下具有实质上的重叠，以及

一个第三胶合剂层。

该载体特别适用于根据本发明的所述方法中。所述载体最好是在两面上具有穿孔边缘。还可以在所述单元之间以大体上垂直于所述穿孔边缘的线条形式穿孔。选择所述第一和第二结构，以致在所述部分的位置，当发生在所述电介质材料层上的投影时，仅仅在所述第一和第二结构之间存在重叠。在所述装置被制造之后所述每一部分形成一个电容器的一个电极。该电容器进一步包括所述集成电路上的一个表面和一个中间介质层或者用于所述集成电路的一个连接表面。所述胶合剂层最好是不可逆粘合到第二胶合剂层，在该情况下是相同的胶合剂层，并可分离地粘合到另一层。在所述第一层的不与第二层接触的侧面，可以以可读的图案提供一附加层。人们可能考虑用于用户的、商品的或者公司名称的信息。所述可读图案可以被直接地印刷在所述第一层上，也可以作为具有胶合剂的另一层上的图案提供。

将在下文参照所述实施例，以非限定性的实例阐明清楚本发明的这些及其它特征。

在附图中：

图1示出所述载体的一个示意平面视图；

图2示出所述载体沿图1中线I-I的剖面示意图；

图3示出所述装置的第一实施例的平面图；

图4示出如图3所示的一平面图，其中透视地描述了封装层及其它绝缘层；

图5是图3中所述装置沿线V-V的剖面示意图；

图6是所述装置的第二实施例的平面图，其中透视地描述了所述封装层及其它绝缘层。

图1示出根据本发明的载体60的一部分的平面图。该部分包括若干单元601，602，603，其可以由中间区段线61分开成为根据本发明的电子装置10。在分开之前，在所述载体60的每一单元601，602，603上布置了一个集成电路30(图1中没有示出)。此外，所述载体60沿折叠线62折叠，折叠线与所述区段线61大约90度角。所述载体60包括一个电介质材料的第一层71，例如聚酰亚胺或者聚乙烯。该层71作为所述载体60的一个衬底，并在所述载体60被折叠之后形成一封装层。所述第一层71具有穿孔63。所述第一层具有导电材料的第一结构64和第二结构65。这些结构64，65每个都包括部分641，651，这些部分641，651在所述载体沿所述折叠线62折叠之后彼此覆盖，也就是说当投射到所述第一层71上时，它们重叠。所述集成电路30被设置在所述部分641，651之一上。在折叠之后，在所述集成电路30和部分641之间以及所述集成电路30和部分651之间分别形成第一和第二电容器。此外，形成了一个寄生电容，部分641和651形成该电容器的电极。

除部分641，651外，所述第一结构64和第二结构65在所述载体60折叠之后没有进一步的重叠。以这种方法寄生电容被减到最小。所述结构64，65每个都具有4×5cm的尺寸。以这种方法，这些结构64，65可以被用于将数据和能量电容耦合到一个基台。可以选择大一些的尺寸，以便在所述装置10和所述基台之间实现更大距离。通过提供80伏特的电源电压和在所述装置10和所述基台之间提供大约1厘米的距离，当使用125kHz频率时获得50μA的电流。所述装置10中的直流电电压大约是5伏特，其产生0.25毫瓦的能量耗散。当使用12.5兆赫的频率时，也可能获得50μA的电流和大约25毫瓦的能量耗散。所述装置10利用所述值可以非常好的运行，并且在两者之间的范围内没有任何信噪比或者热耗散的问题。如果所述结构64，65是以铜或者其它良好热导体实现的，即使具有超过50μA的电流也不必担心问题发生。所述装置10的设计最佳化在某种程度上依赖于所选择的频率，这可以被本领域中一名普通技术人员理解。

图2示出所述载体60沿图1中线I-I的一横截面；所述载体60包括一个电介质材料的第一层71，一个导电材料的第二层72和一个胶合剂的第三层73。在第二层72和第三层73之间进一步提供一个电介质材料层74。

图3示出根据本发明的所述装置10的平面图。所述装置10依照根据本发明的所述方法，由所述载体60制成，因此在两相对侧68、69上仍具有穿孔63。然而这并不是必需的。所述穿孔63最好是在将要使用所述装置10以前消除。所述装置还可以以不同的方式制造，例如通过将下侧和上侧组合。

图4示出如图3所示装置10的平面图。在该图中，所述封装层71及其他绝缘层被透视的示出；影线标出第一结构64，所述影线是前倾的；还以影线标出第二结构65，但所述影线是向后倾斜的。可以观察到，在所述集成电路30被设置在所述部分中间时，部分641和651是重叠的。

图5示出图3中所述装置10沿线V-V的横截面。所述装置包括一封装层71，导电结构64，进一步的绝缘层74，胶合剂层73和集成电路30。所述集成电路30具有一个第一面18和对侧的一个第二面19，在第一面18上具有一个具有第一导电表面31的衬底，而在第二面19上具有一个具有第二导电表面32的衬底。在第二表面32上布置了一个电介质材料的保护层33，例如SiNx。通过以已知方式经掺杂将所述衬底植入，借此将第一面31与所述衬底集成。所述第一面31和所述第一结构64连同中间层73，74形成第一电容器11。第二面32和第二结构65连同内层73，74形成第二电容器12。所述电子装置的运行可以根据WO-A-99/30432进一步了解。

为了在保持结构64，65的尺寸相同的同时将所述基台和所述装置10之间的可能距离最大化，所述电容器11，12最好是具有与由所述导电结构64，65和所述基台的电容器电极形成的所述电容器的电容实质上有关的电容，即同样大或者最好至少两倍大。

举例来说，所述基台和所述装置10之间的距离被设定为1.0厘米。举例来说，所述第一和第二面31，32每个都具有一个0.25平方毫米的表面。举例来说，所述第一和第二结构每个都具有一个20平方厘米的表面。当在该情况下使用一个相对介电常数为3的胶合剂层73时，该胶合剂层73最好是具有4μm或者更少的厚度，并且进一步最好是具有2μm或者更少的厚度。如果是使用导电性胶的胶合剂层73，并在所述集成电路30的第二面上设置一SiNx的保护层33，这样一种层最好是具有小于1.5毫米的厚度，并进一步最好小于0.7毫米。

图6示出根据本发明的所述装置10的一个不同的实施例。在该实施例中，所述结构64，65的第一结构基本上采用线卷90的方式铺设。该第一结构64由具有良好品质因数的材料制成，例如铜。而第二结构65实质上具有一电容器极板91的形式，其被耦合到所述第一结构64。在该实施例中，所述电容器11，12的电容不是由所述基台和所述装置10之间的期望距离确定的，而是由集成电路中要求的电流确定的。本实施例的一个优点在于可以采用一种具有电感耦合的基台，这在市场上已经有售。

简而言之，本发明的便携式电子装置具备第一和第二载体层和在所述第一和第二载体层之间提供的一个集成电路，所述第一和第二载体层具备分别第一和第二导电结构，用于在一基台和所述电子装置之间传输数据和能量。在所述电子装置，最好是一个发射机应答器或者类似电子装置中，通过电容耦合提供集成电路和所述电子连接结构之间的电器连接。这样具体实现使得在所述集成电路和结构之间或者结构之间的电介质层包括胶合剂，而且所述集成电路包括在相对侧上充当电容器电极的导电面。在一个最佳实施例中，所述第一和第二载体层是同一个封装载体层的一部分。

Claims (12)

1.一种基本上采用卡形式的便携式电子装置(10)，设有一个具有一个第一面(18)和一个相对的第二面(19)的集成电路，在所述第一面(18)上包括一个第一导电表面(31)，而在所述第二面(19)上包括一个第二导电表面(32)，所述装置(10)还包括第一(64)和第二导电结构(65)，所述第一结构(64)位于所述集成电路(30)的所述第一面(18)上，而所述第二结构(65)位于所述集成电路(30)的第二面(19)上，通过所述结构(64，65)和表面(31，32)可将数据和能量从一基台传输到所述集成电路(30)，其特征在于所述第一结构(64)和所述第一表面(31)连同一个电介质材料的中间层(73，74)形成一个电容器(11)。

2.一种如权利要求1所述的便携式电子装置(10)，其特征在于所述第二结构(65)和所述第二表面(32)连同一个电介质材料的中间层(33，73，74)形成一个电容器(12)。

3.一种如权利要求2所述的便携式电子装置(10)，其特征在于在所述第二结构(65)和所述第二表面(32)之间设置一个胶合剂层(73)。

4.一种如权利要求1、2或者3所述的便携式电子装置(10)，其特征在于所述第一结构(64)和第二结构(65)两个都被一个电介质材料的封装层(71)覆盖，所述封装层(71)作为所述集成电路(30)的所述第一面(18)和第二面(19)上的封装延伸。

5.一种如权利要求4所述的便携式电子装置(10)，其特征在于所述第一结构(64)和第二结构(65)形成一个导电材料层(72)的一部分，并且所述封装层(71)、导电材料层(72)和胶合剂层(73)一起形成一个载体(60)。

6.一种如权利要求5所述的便携式电子装置(10)，其特征在于，所述导电材料层(72)包括分布在一基质中的导电颗粒，其以液体形式设在所述封装层(71)上。

7.一种具有一个第一面(18)和一个相对的第二面(19)的集成电路(30)，在所述第一面(18)上具有一个带有第一导电表面(31)的衬底，而在所述第二面(19)上具有一个带有第二导电表面(32)的衬底，所述表面(31，32)适于传输数据和能量，其特征在于所述第二导电表面(32)被一电介质材料的保护层(33)覆盖。

8.一种用于制造如权利要求5所述的便携式电子装置(10)的方法，所述方法包括步骤：

将所述集成电路(30)放置在所述载体(60)的胶合剂层(73)上，使得在所述导电材料层(72)的第一结构(65)的一部分(641)上的所述集成电路(30)的所述第一表面(31)是彼此电气连接的，或者是与电介质材料的中间层(73，74)一起形成一电容器(11)；在所述导电材料层(72)的第二结构(65)的一部分(651)与所述集成电路(30)的第二表面(32)是彼此电气连接的或者与电介质材料的中间层(33，73，74)一起形成一电容器(12)的同时折叠所述载体(60)。

9.一种如权利要求8所述的方法，其特征在于在所述载体(60)上，在所述导电材料层(72)和胶合剂层(73)之间提供一个电介质材料层(74)。

10.种如权利要求8所述的方法，其特征在于所述载体(60)在折叠之后被分开，以便在所述导电材料层(72)被分成一个第一导电结构(64)和一个第二导电结构(65)的同时成为至少一个电子装置(10)，然后其结构(64，65)形成如权利要求1所述的电子装置。

11.一种用于如权利要求8所述的方法和如权利要求5所述的电子装置(10)的载体(60)，包括：

一个电介质材料的封装层(71)，一个导电材料层(72)，层(72)包括以若干单元(601，602，603)形式形成的第一(64)和第二(65)结构，结构(64，65)的部分(641，651)在折叠所述载体(60)之后，当投影到所述电介质材料的封装层和胶合剂层(73)上时具有相当大的重叠。

12.一种如权利要求11所述的载体，其特征在于相对侧(68，69)上的所述电介质材料封装层(71)具有穿孔(63)，从而所述载体(60)可以被以卷盘的形式提供。

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